基于AP3766的隔离式LED驱动电源方案

引言

在全球能源短缺、环保要求不断提高的背景下，世界各国大力发展绿色节能照明，LED照明作为一种革命性的节能照明技术，正在飞速发展。然而，LED 驱动电源的要求也在不断提高。高效率，高功率因数，高电流控制精度，高可靠性，安全隔离，符合EMI标准，体积小，成本低等成为LED驱动电源的关键评价指标。

LED驱动电源的具体要求

LED是低压发光器件，具有长寿命，高光效，安全环保，方便使用等优点。对于交流市电输入电源驱动，隔离输出是基于安全规范的要求。LED驱动电源的效率越高，则越能发挥LED高光效，节能的优势。同时高开关工作频率，高效率使得整个LED驱动电源容易安装在设计紧凑的LED灯具中。高恒流精度保证了大批量使用LED照明时的亮度和光色一致性。IEC国际电工委员会对照明灯具提出了明确的谐波要求，即IEC61000-3-2标准。同时，最新的能源之星(Energy Star)标准提出对于大于5W的LED照明产品，要求功率因数指标，即PF，必须大于0.7。

BCD半导体制造有限公司(简称BCD Semi)专注于电源管理集成电路产品的设计研发、工艺制造和销售。针对LED驱动电源的特殊要求，BCD公司推出了一系列高性价比的覆盖中小功率应用解决方案。

AP3766简介

AP3766是BCD公司最新推出的LED专用驱动控制芯片，采用原边调整控制(PSR)技术实现高精度的恒压/恒流(CV/CC)输出，省去了副边光耦及恒压恒流控制电路，也不需要环路补偿电路实现了电路的稳定控制，并且采用SOT-23-6 小体积封装，显著缩小系统体积，降低了系统成本。AP3766具有“亚微安启动电流”专利技术，降低了系统功耗，提升了效率。能够使得效率大于80%，空载功耗小于30mW。 AP3766内置外部元件温度变化补偿及恒流CC收紧技术实现垂直的CC特性，保证了量产情况下±5%的输出恒流精度。同时，AP3766内置软启动，过压保护，短路保护功能，提高了系统可靠性。

AP3766具有很强的系统适应性，能够搭配无源PFC逐流式电路，输出图腾柱驱动电路等外围线路满足高功率因数要求和更大功率输出。因此，AP3766不仅可以应用于GU10射灯,E27泡灯，也可以应用于PAR灯，直管灯等。

图1为AP3766的管脚图。

图1. AP3766的管脚图

3W GU10 LED灯杯方案

目前3W GU10 LED灯杯应用广泛，众多一体式产品面世，即LED驱动电源与LED灯整合在一体式的灯具中，方便了用户直接替代白炽灯、节能灯和卤素灯射灯。BCD公司针对这一应用，推出的方案电路原理图如图2所示：

图2 基于AP3766的3W LED驱动电路原理图

图3为该方案5W应用电路样机实物照片。该电源可驱动3颗1W大功率LED灯，恒流输出330mA。

图3 3W GU10 LED灯杯电源

图4为输入电压从85V到265V范围变压时，输出电流变化曲线。在全球宽电压范围变化内，输出电流变化小于20mA。图5为输入电压从85V到265V范围变压时，整机效率变化曲线。

图4 基于AP3766的3W LED驱动电路输出电流线电压调整曲线

图5 基于AP3766的3W LED驱动电路效率曲线

5W 到7W E27 LED球泡灯方案

5W 到7W LED球泡灯，能够输出相当于60W白炽灯的光通量，必将广泛进入家庭照明。为了满足IEC61000-3-2谐波标准，降低开关电源对电网的谐波污染，BCD公司推出高性价比高功率因数方案，电路原理图如图6所示：

图6 基于AP3766的5W 到7W LED驱动电路原理图

该电路方案结合了逐流式功率因数校正电路和AP3766无光耦原边恒流控制电路，完美地解决了功率因数和恒流控制的难题。逐流式电路提高整流电路功率因数的原理在于增大了整流电路的导通角，在输入交流电压大于峰值电压一半时，整流桥BD1就能导通，避免了传统不控整流电路只在交流电压峰值附近才能瞬间导通导致大的电流尖峰和波形畸变问题，从而降低了总谐波失真度，即THD。[!--empirenews.page--]

图为该方案5W到7W应用电路样机实物照片。

图为AP3766 5W到7W应用电路样机

图7为输入电压从85V到265V范围变压时，输出电流变化曲线。在全球宽电压范围变化内，输出电流变化小于20mA。图8为输入电压从85V到 265V范围变压时，整机效率变化曲线。图9为输入电压从85V到265V范围变压时，功率因数变化曲线。可见，该电源最大功率因数接近0.9，效率超过 80%。

图7 基于AP3766的5W到7W LED驱动电路输出电流线电压调整曲线

图8 基于AP3766的5W到7W LED驱动电路效率曲线

图9 基于AP3766的5W到7W LED驱动电路功率因数曲线

10到20W LED直管灯方案

对于更大功率的ED直管灯应用，AP3766通过外加推挽电路，可以扩大输出功率范围。图10为该方案电路图。

图10基于AP3766的LED直管灯方案驱动电路原理图

图10中F1为保险丝，L1,C11,L2,C12组成共模和差模EMI滤波器。C2,C3,D3,D4,D6构成一个逐流式电路实现功率因数校正功能。经过逐流式电路后，由T1,Q1,D1,C5构成的反激式开关电源电路完成隔离输出和变压功能，控制芯片U1实现反激式开关电源电路的开关控制功能。反激式开关电源电路具有电路结构简单，安全隔离，成本低的优点，特别适合小功率LED驱动电源的要求。而采用原边开关控制方式的反激式开关电源电路省去了副边输出恒流恒压检测电路和光耦器件，进一步降低了成本，提高了系统可靠性和性价比。

图10中，电阻R1,R2为芯片U1的启动电阻，连接到芯片的VCC脚，给芯片提供一定大小的启动电流。D5,R11,C9构成反激式开关电源电路的吸收电路，在开关Q1关断后，吸收开关上的尖峰电压。Na为辅助绕组，与D2,R6,C4构成芯片U1的供电回路。同时，辅助绕组电压经过电阻 R10,R9分压，连接到芯片的FB脚，作为输出电压的检测和开路保护电路。

R5A,R5B为开关Q1的电流检测电阻，经过R4后连接到芯片的CS脚，即U1的电流采样脚。芯片U1的1脚为输出驱动脚，经过稳压管Z1，由Q2,Q3组成图腾柱驱动电路放大驱动能量后连接到MOS管Q1的栅极，控制开关Q1的开通和关断。

图11为基于AP3766的13W LED驱动电路实物照片。

图11. 基于AP3766的13W LED驱动电路实物照片

该电路主要性能指标测试结果如表1所示：

测试结果表明，在230V输入电压下，功率因数PF约为0.8，效率大于85%，满足了LED驱动电源各项规格要求。

结语

本文简要介绍了BCD公司最新推出的基于AP3766的LED驱动电源一系列方案，满足LED射灯、球泡灯和直管灯等各种应用需求。具有方案新颖、元件数少，体积小，成本低，性价比高的优点，可以全面满足LED驱动电路的效率、功率因数、安全隔离、EMI、电流控制精度、可靠性等全面要求。